總編輯圈點(diǎn)|當(dāng)人工智能遇上“基因魔剪”：新模型實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)RNA靶向和基因調(diào)控

科技日?qǐng)?bào)記者?張夢(mèng)然

據(jù)發(fā)表在最新一期《自然·生物技術(shù)》雜志上的新研究，美國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)了一種人工智能模型，可預(yù)測(cè)RNA靶向CRISPR工具的脫靶活性。該模型可精確地設(shè)計(jì)向?qū)NA并調(diào)節(jié)基因表達(dá)，這些精確的基因控制可用于開(kāi)發(fā)基于CRISPR的新療法。

圖片來(lái)源：《神經(jīng)科學(xué)新聞》網(wǎng)站

美國(guó)紐約大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)院和紐約基因組中心研究人員進(jìn)行的這項(xiàng)研究，將深度學(xué)習(xí)模型與CRISPR篩選相結(jié)合，以不同的方式控制人類基因的表達(dá)，類似于輕按電燈開(kāi)關(guān)將其完全關(guān)閉，或通過(guò)調(diào)光旋鈕調(diào)低電燈亮度。

CRISPR基因編輯技術(shù)通常使用Cas9酶來(lái)靶向DNA。近年來(lái)，科學(xué)家發(fā)明了另一種類型的CRISPR，它使用Cas13酶來(lái)靶向RNA。研究人員此次創(chuàng)建了一個(gè)使用Cas13進(jìn)行RNA靶向CRISPR篩選的平臺(tái)，以更好地了解RNA調(diào)控并識(shí)別非編碼RNA的功能。

該研究的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是最大限度地提高RNA靶向CRISPR對(duì)預(yù)期靶標(biāo)RNA的活性，并最大限度地減少可能對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生有害副作用的其他RNA的活性。

研究團(tuán)隊(duì)在人類細(xì)胞中進(jìn)行了一系列RNA靶向CRISPR篩選。他們測(cè)量了20萬(wàn)個(gè)針對(duì)人類細(xì)胞中必需基因的向?qū)NA的活性，包括“完美匹配”向?qū)NA和脫靶錯(cuò)配、插入和缺失。

研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)深度學(xué)習(xí)模型TIGER（通過(guò)向?qū)NA設(shè)計(jì)靶向抑制基因表達(dá)），該模型根據(jù)CRISPR篩選的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。將深度學(xué)習(xí)模型生成的預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室的人體細(xì)胞測(cè)試進(jìn)行比較，TIGER能夠預(yù)測(cè)在靶和脫靶活動(dòng)，這也是人類擁有的第一個(gè)能預(yù)測(cè)脫靶的工具。